软基条件下桥台病害机理分析及处治

何伟南　芦杰　何建胜

【摘 要】软土地基修建交通基础设施，会存在道路的沉降、桥梁的开裂、桥台推移变位等问题，直接影响行车的安全，笔者提出台背换填轻质材料来减少地基沉降，并且要求该轻质材料有良好的整体性和直立性来解决台后路堤的自身压缩和减轻路堤对桥台的推挤。结合笔者的多年研究和工程实践，推荐采用泡沫混凝土、泡沫珠混凝土、EPS块体材料换填。

【关键词】软基；台背换填；轻质材料

0 引言

随着经济的发展，我国的道路交通发展迅速，在软土地基修建交通基础设施，会存在道路的沉降、桥梁的开裂、桥台推移变位等问题，直接影响行车的安全，其中一个共性问题是，只要采用台后挡墙的桥梁，桥台处的立柱或盖梁均出现了不同程度的病害，如立柱的环状裂缝、盖梁的纵向贯通裂缝、台帽开裂、整个桥台的前倾等病害，严重的直接导致桥梁倒塌，威胁着交通和生命安全。

1 台后挡墙引起的病害的机理及土压力计算

病害原因：桥台台后填筑高度高于路基填筑高度，形成较大的填筑荷载，同时在车辆荷载的作用下，软土地基形成向前滑动面，荷载直接作用在挡墙上，挡墙将大部分的挤推力作用在桩柱桥台上（实际上放大了水平推力），由于桩柱式桥台抗水平推力能力低，当水平挤推力达到一定程度时，必然导致桩柱式桥台的各种病害。

盖梁设计往往按照竖向荷载产生效应进行极限和使用状态的配筋设计，立面抗扭钢筋配置很少，再加上台后挡墙推力直接作用在盖梁上，盖梁在靠河侧形成弯矩。在水平荷载及在桩柱和上部结构的约束作用下，盖梁立面受弯，亦出现裂缝，如图3所示。

2 桥台病害的处治措施

2.1 台背换填

我国学者和工程技术人员对解决桥台病害问题已经提出了各种各样的处治措施，并取得了一定的成效，但考虑到对路桥过渡段处治后尽量减少对桥台的影响，并且尽量做到高效和经济。笔者认为，对于已建桥梁而言，通车多年地基已经趋于稳定，并且基于新建工程尽管花了很大代价进行地基处理，但仍然无法解决桥头跳车问题，所以尽量对地基不再作处理。为此，笔者提出台背换填轻质材料来减少地基沉降，并且要求该轻质材料有良好的整体性和直立性来解决台后路堤的自身压缩和减轻路堤对桥台的推挤。结合笔者的多年研究和工程实践，推荐采用泡沫混凝土、泡沫珠混凝土、EPS块体材料换填。

2.1.1 台背换填开挖长度的确定

如图4所示，路桥过渡段处治长度主要由桥台与路堤顶面的工后差异沉降量和不产生跳车的容许坡降决定。一般来说，容许差异沉降量大，其处理长度相应会短，容许差异沉降量小，其处理长度相应会长。据有关研究资料表明：要求不产生桥头跳车，桥台与稳定段路基的坡度应控制在4‰～6‰以内时。路桥过渡段处治长度L可按式（1）计算：

按上式计算出的长度L为16.7～25m，路桥过渡段实际处治长度可确定为15～25m，并且根据公路等级适当选取，公路等级低取小值，公路等级高取大值。

2.1.2 台背轻质材料换填开挖深度的确定

台后路堤换填轻质材料的设计思路是：为避免地基产生沉陷或侧向流动，将地基开挖一定深度，卸除一部分地基的自重应力，并将轻质材料作为填料换填在地基上，以减少附加应力。

下以换填EPS块体为例，软土地基开挖深度的确定如图5所示，根据应力补偿原则，开挖的软土地基土重量应大于或等于开挖后填筑的EPS层、钢筋混凝土板、路面结构和车辆荷载的重量之和，按式（2）确定软土地基开挖深度D。

2.2 桥台病害的加固措施

2.2.1 桥台盖梁竖向开裂

桥台盖梁出现竖向裂缝，是由于台后填土产生的土压力引起的，属于前期设计针对软土地基所采用的桥台形式不合理造成，处治这种病害往往代价很高，根据多年的处治经验建议如下：如果单是桥台盖梁出现开裂，裂缝基本稳定情况下，采用盖梁侧面粘贴数道钢板加固，即补强盖梁水平抗弯能力。

2.2.2 桥台立柱环向开裂

桥台台后填筑高度高于原地面时，容易产生较大的填筑荷载，并且在车辆荷载的作用下，软土地基易形成向前滑动面，台后土压力直接作用在挡墙上，挡墙将大部分的挤推力作用在桩柱桥台上。由于桩柱式桥台抗水平推力能力低，当水平挤推力达到一定程度时，必然导致桩柱式桥台的各种病害，如桥台立柱横向开裂等。处治建议：适当开挖，并采用外包钢筋混凝土加固，增加的厚度为15cm左右。

3 结语

本文通过对桥台病害机理分析，完成了台后挡墙引起病害的土压力计算。对桥台病害处治，采取台背换填及桥台病害的加固措施。台背换填采用泡沫混凝土、泡沫珠混凝土、EPS块体材料换填，并计算研究换填开挖的长度和深度。桥台病害处治主要建议采用粘贴钢板、增大截面、外包混凝土等加固措施。

【参考文献】

[1]章洪俊.泡沫轻质土在桥梁台后地基处理中的应用.城市道路与防洪，2015，2：96-99.

[2]刘萌成.软土地基上桥台后填土工后沉降的数值分析.公路交通科技，2014，12：22-26.

[3]郑慧振.EPS轻质路堤及在软土地基桥头跳车防治中的应用研究.长安大学硕士论文，2008.

[4]郭义飞.台后挡墙引起的桩柱式桥台病害分析及处治研究.公路交通科技，2010，10.

[责任编辑：王伟平]